فیلتر شنی، دستگاه پرکاربرد برای تصفیه آب

 نحوه کارکرد این فیلترها با استفاده از فرآیندهای طبیعی الهام گرفته شده است. برای نمونه آبهای چشمه ها یا چاه ها با عبور کردن از لایه های مختلف خاک به شکلی تصفیه میگردد. حال برای ساخت فیلتر شنی تلاش شده است همین ساختار طراحی و اجرا شود.

فیلتر شنی جهت تصفیه آب های سطحی (رودخانه‌ها یا چاه‌ها) آب استخر، حذف رنگ‌ها، آب برگشتی برج‌های خنک‌کن، فیلتراسیون نهایی فاضلاب‌های صنعتی و انسانی، فیلتراسیون مصارف آشامیدنی و صنعتی (تصفیه خانه‌های شهر و صنعتی) مورد استفاده قرار می‌گیرد.

معرفی انواع فیلتر شنی

نکته بسیار مهمی که در طراحی فیلتر شنی وجود دارد، نیرویی می باشد که باعث میشود آب از نازل عبور کند. بر همین اساس و با توجه به مقدار فشار وارد شده به آب برای عبور از فیلتر می توان Sand filter ها را در چند گروه کلی تقسیم بندی کرد که عبارتند از:

فیلتر شنی کند یا آرام (Slow Sand Filter)

فیلتر شنی کند نسل اول از این نوع فیلترها بودند که اولین بار در سال 1804 در تصفیه خانه های اسکاتلند استفاده شدند. با سرعت گرفتن استفاده از آنها تا اواخر قرن نوزدهم میلادی بسیاری از تصفیه خانه های اروپا و آمریکا به استفاده از آنها روی آوردند.

در فیلتر شنی کند همچنان که از نام آن پیداست سرعت جریان آب بسیار آهسته است. به طور متوسط این مدل صافی در روز به ازای هر متر مربع از سطح فیلتر، فقط سه متر مکعب آب (3 m3/m2.day)  را  فیلتر می کنند. برای دبی های بالا احتیاج به مساحت بسیار زیادی (300-800 m2) برای استفاده از این فیلتر است.

افت فشار و هزینه نگهداری این فیلترها کمتر از دو نوع دیگر است، اما امروزه به دلیل سرعت کم و همچنین مساحت زیاد فقط در برخی تصفیه خانه های روستایی مورد استفاده قرار می گیرند و در مراکز صنعتی و تصفیه خانه های شهری جای خود را به فیلترهای شنی تند داده است.

فیلتر شنی تند ثقلی (Rapid Sand Gravity Filter)

صافی شنی تند جهت فیلتراسیون آب در تصفیه خانه های آب کاربرد دارد. از صافی شنی تند می توان در فیلتراسیون آب هایی با کدورت  5 NTU و یا نهایتا 10 NTU استفاده نمود. در این مدل از فیلترها از یک یا چند لایه بستر شنی استفاده می شود. دراین دستگاه ها برای حذف رنگ و طعم آب می توان از یک لایه آنتراسیت یا کربن فعال هم استفاده کرد. در نهایت آب خروجی از فیلتر شنی تند باید به واحد گندزدایی و کلرزنی هدایت گردد.

فیلتر شنی تند تحت فشار (Rapid Sand Pressure Filter)

فیلتر تند شنی تحت فشار یکی از پرکاربردترین انواع این سیستمها می باشد که بیشتر در محیط های صنعتی و حتی خانگی، که به سرعت بیشتری برای تصفیه آب نیاز می باشد استفاده میشود. عبور آب با فشار وارد شده از سمت پمپ باعث میشود تا سرعت عبور آن از بستر شنی و نازل ها افزایش پیدا کند. در نتیجه در مدت زمان کوتاه خروجی آب تصفیه شده نسبت به دو روش قبل بسیار بیشتر خواهد بود.

از پرکاربردترین نوع فیلترشنی تحت فشار می توان به فیلترهای استخر اشاره نمود که در استخرهای خانگی و عمومی کاربرد زیادی دارد.

صافی شنی تحت فشار یا  (Pressure sand filter)(PSF) فیلتر های شنی تحت  فشار معمولا با فشار ورودی بین ۲ الی ۵ بار کار می‌کنند، که این فشار توسط پمپ قبل از آن ایجاد میشود. از این صافی ها برای تصفیه آب قبل از دستگاه های تصفیه آب صنعتی استفاده میشود. در این فیلتر ها آب از قسمت بالا وارد شده و ذرات معلق در بر خورد با لایه سلیس شماره ۱ یا همان Silica sand گرفته می‌شود. این فیلتر ها قابلیت حذف ذرات بسیار ریز موجود در آب (تا ۵۰ میکرو متر قطر) را دارند.

فیلتر شنی چطور کار میکند؟

این فیلترها بعنوان یکی از مراحل ابتدایی تصفیه در سیستمهای تصفیه آب، با هدف حذف ذرات معلق فیزیکی و بیولوژیکی موجود در آب تا قطر 50 میکرون مورد استفاده قرار میگیرند. در اغلب اوقات در ادامه فرآیند تصفیه، فیلتر کربنی نیز معمولاً بعد از این فیلتراسیون مورد استفاده قرار می گیرد.  استفاده از فیلترهای شنی را میتوان رایج ترین نوع فیلتربرای استخر ها دانست. با استفاده از این دستگاه ها ایجاد سرعت مناسب در فیلتراسیون، تصفیه ای ایده آل را فراهم می سازد.

کارکرد فیلترهای شنی بسیار ساده است. بستر فیلتر از چند لایه دانه های شنی، که از جنس سیلیس (گراول) است پر شده است. ذرات معلق آب با عبور از بستر فیلتر، لابلای حفره های موجود در آنها جمع آوری میشود و آب زلال در پایین فیلتر حاصل میشود. شرکت ابنیه پایدار سبز

با گذشت زمان و استفاده مکرر از دستگاه، تجمع ذرات معلق در بستر فیلترعامل ایجاد افت فشار آب طی عبور از صافی خواهد شد. زمانی که افت فشار بیش از حد معین شده شود، نیاز است فیلتر از مسیر تصفیه خارج شده وشستشو، یا به اصطلاح بکواش شود.

شستشوی معکوس فیلتر شنی چیست؟

بکواش فیلتر شنی باعث می‌شود ذرات معلق گیر کرده در بین دانه های سلیس از فیلتر خارج شده و فیلتر دوباره توانایی خود را در جذب مواد به دست آورد. برای شستشو یا هملن بکواش کردن فیلتر جریان آب به صورت معکوس در سیستم جاری میشود. این عمل باعث میشود تا ضمن منبسط شدن بستر، آلودگی های فیلتر و دانه های شنی از بین برود. مشخص کردن زمان شستشوی در فیلترها اهمیت زیادی دارد. برخی از سازنده ها زمان شستشوی فیلتر را حداقل هفته ای یک بار و بعضی دیگر روزی یکبار اعلام می‌کنند.

انواع بستر سیلیس در فیلتر شنی

بستر سیلیس یا همان شن های مورد استفاده در فیلتر از مهم ترین و اصلی ترین بخش ها در فیلترهای شنی می باشد که تاثیر قابل توجهی در کارآیی دستگاه و کیفیت آب خروجی دارد.

 بسترهای سیلیس به کار رفته در این دستگاه می تواند به صورت یک لایه و چند لایه در نظر گرفته شود. در نوع یک لایه بستر نازک با قطر کمی از شن در دستگاه قرار گرفته و به منظور افزایش کارایی و قدرت فیلتر، ممکن است از چند لایه شن و سیلیس استفاده شود. برای بهبود کیفیت همچنین لازم است اندازه دانه های شن در لایه های مختلف با دقت انتخاب شود و از کوچک به بزرگ روی هم قرار گیرند.

بخشهای تشکیل دهنده فیلتر شنی

مهم ترین قسمت های تشکیل دهدنده فیلتر شنی تحت فشار عبارتند از:

• مخزن تحت فشار
• شن یا همان سیلیس
• پشتیبان شن
• سیستم های شستشو و تخلیه

بخش اصلی فیلتر مخزن آن است که از یک بدنه تشکیل شده است. در بالا و پایین دو عدسی به آن جوش خورده است .

پایه های فیلترها بخش مهم دیگر آنها میباشد که به دلیل پر شدن فیلتر توسط سیلیس و آب و سنگین شدن آن از اهمیت بالایی برخوردار هستند. معمولا در سایز‌های کوچک 10 درصد وزن مخزن در سه پایه زیر مخزن جوش داده می‌شود و در مخزن‌های بزرگ تر ، 5 درصد وزن مخزن در چهار پایه زیر مخزن جوش داده می‌شود.

فلنج های ورودی، که در بالای فیلتر قرار دارد و خروجی، که در پایین کنار فیلتر قرار دارد، برای وارد و خارج کردن سیلیس ها در فیلتر مورد استفاده قرار میگیرد.

شیرآلات جهت کنترل سیستم فیلتراسیون و بک واش : چهار عدد شیر ربع گرد برنجی که به صورت ضربدری باز و بسته می شوند . در صورت باز بودن شیرهای بالا راست و پایین چپ عمل فیلتراسیون و در صورت باز بودن شیرهای بالا چپ و پایین راست عمل بکواش اتفاق میوفتد .

و در نهایت اجزای دیگر شامل لوله برای  لوله کشی های سیستم فیلتراسیون ، بک واش و پمپاژ.

جنس ساخت بدنه فیلترهای شنی

بدنه فایبر گلاس یا FRP:

محفظه این فیلترها از جنس فایبرگلاس می باشد و در آنها می توان از دو نوع شیر نیمه اتومات و تمام اتومات استفاده کرد. فیلتر های شنی فایبر گلاس گزینه مناسبی برای استفاده در تصفیه آب استخرها هستند،زیرا سیستم بکواش به طور خودکار انجام می شود. از مزایای صافی های شنی فایبر گلاس میتوان به مقاومت بالا در برابر رطوبت، خوردگی و رسوب اشاره کرد.

بدنه فلزی یا گالوانیزه:

فیلتری که در ساخت بدنه از فلز استفاده شده است اعم از گالوانیزه، استیل 304 و یا حتی استیل 316 به ابن نوع دستگاه فیلتراسیون آب ، فیلتر شنی فلزی گفته می شود.

استفاده از ورق سیاه ، برای فیلترهای پر فشار و یا فیلترهایی که قطر بالاتری دارند بسیار توصیه می‌شود. چرا که جوشکاری ورق سیاه بسیار بهتر صورت می‌پذیرد و همچنین مقاومت ورق بعد از گالوانیزه شدن کمی پایین می‌آید. برای جلوگیری از خوردگی ورق سیاه بعد از ساخت ، از چسب یا رنگ اپوکسی در داخل آن استفاده می‌کنند. این رنگ بعد از هر چند سال باید دوباره احیا شود. و معمولا خارج بدنه مخزن را هم با رنگ پاششی می پوشانند .

شرکت مهندسی فراب زیست فراز  - www.farab-zist.com یکی از مجرب ترین شرکتها در ساخت انواع فیلتر شنی میباشد.